Riassunto analitico
Il mondo della robotica è in continua evoluzione, e nel prossimo decennio i processi produttivi dominati da robot antropomorfi continueranno ad aumentare in maniera esponenziale. Le aziende richiedono sempre più flessibilità e velocità sugli impianti produttivi automatizzati per far fronte alle richieste sempre più stringenti di mercato in termini di produttività e variabilità di prodotto. Il lavoro di tesi svolto si è basato sulla riconfigurazione di una cella robotica di ricerca presso il nuovo laboratorio universitario di Carpi (Unimore) allo scopo di aumentarne la flessibilità operativa ottimizzandone il layout, la logica e l’automazione dei vari dispositivi. Una volta completate le prime fasi di prototipazione virtuale ed ottimizzazione in ambiente CAD (Computer Aided Design), volte alla valutazione e selezione della configurazione di cella più soddisfacente, è stato considerato un caso studio riguardante un ciclo di sbavatura di un pezzo di fonderia.
L’obiettivo finale del progetto consiste nello sviluppare metodi e strumenti ingegneristici con cui creare e mettere a disposizione del laboratorio una cella robotica pienamente operativa e facilmente riconfigurabile in termini di applicazione, potendo spaziare da assemblaggio a lavorazioni di asportazione di truciolo (sbavatura, fresatura). Questo significa non solo implementare virtualmente e poi fisicamente la cella, ma anche mettere in comunicazione i vari dispositivi coinvolti definendone la logica multi-controllore, scrivendo parte del software di controllo di Robot e PLC (adattando e revisionando anche parti già in uso nella precedente cella) in modo tale da far risultare la cella intuitiva, riprogrammabile, e soprattutto sicura e robusta.
Per lo studio del layout, sono stati utilizzati SolidWorks e RoboDK. Quest’ultimo è un software per la simulazione e la programmazione offline di un’ampia gamma di robot industriali, ma che permette anche di importare geometrie e meccanismi per la simulazione completa di una cella con diversi strumenti meccatronici.
Per il disegno dei componenti 3D (da importare successivamente in RoboDK) è stato utilizzato SolidWorks, il quale ha implementato un pacchetto per la comunicazione con RoboDK, che permette di importare direttamente nell’ambiente di simulazione sia le geometrie di interesse, ma anche elementi come curve e punti. Le curve sono molto importanti perché sono gli elementi che i software discretizzano per creare i percorsi che l’end-effector del robot dovrà seguire.
Per il controllo di tutto quello che concerne la logica della cella, escluso il robot stesso, viene utilizzato un PLC della Beckhoff e il software di programmazione TwinCAT, sviluppato dalla stessa casa produttrice del PLC.
Per la scrittura del software di controllo del robot Kuka è stato utilizzato WorkVisual come ambiente di sviluppo.
In ultimo, per la calibrazione della cella fisica nel nuovo ambiente di lavoro (check su istallazioni e movimentazioni dell’asse lineare) è stato utilizzato un Laser tracker della FARO.
In seguito agli studi effettuati, il lavoro ha prodotto una cella funzionante, sicura e riconfigurabile. Le posizioni dei componenti sono state scelte in modo strategico per favorire la flessibilità operativa dell’intera cella con diversi task di lavorazione (assemblaggio, lavorazioni su mandrino, ecc.), la snellezza e rapidità di inserimento di un nuovo setup operativo, la sicurezza e l’accessibilità per manutenzione. Lo studio della ripetibilità dei movimenti del settimo asse lineare, tramite l’utilizzo del laser-tracker, ha permesso di assicurare robustezza e precisione nel posizionamento della piattaforma nelle posizioni critiche di interesse, ovvero le pose strategiche per il ciclo di lavoro . È stato sviluppato un ciclo di lavorazione (sbavatura) di un pezzo di fonderia tramite la scrittura di un codice robot ricavato ed ottimizzato tramite il prototipo virtuale (RoboDK).
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